北京大学，一天两篇Nature！

北大和清华，在中国大学的地位，无疑是独一档的存在。在国际上的排名，也是逐年攀升，这得益于近年来国家加大对科研经费的投入。这不，2021年11月17日，北京大学在这一天发了两篇Nature，涉及领域包括物理和生物医药，话不多说，干货奉上。

1. 凝聚态物理

异质界面平动对称性的破坏，导致了界面局域声子模式的出现。这些模式，在器件的热和电输运特性中起着至关重要的作用，尤其是在界面可能主导整个器件响应的微型器件中。虽然相关的理论工作，早在几十年前就开始了，但由于在实现探测局域模态所需的空间、动量和光谱分辨率方面的挑战，实验研究完全缺乏。

在此，来自北京大学的高鹏等研究者，利用四维电子能谱技术，直接测量了一个外延立方氮化硼/金刚石异质界面的局域振动谱和界面声子色散关系。相关论文以题为“Measuring phonon dispersion at an interface”于2021年11月10日发表在Nature上。

在此，研究者使用最近发展的四维EELS (4D EELS)技术，探测了立方BN (cBN)/金刚石异质界面上的界面声子模式，并小心地平衡了空间和动量分辨率。除了体声子模外，研究者还观察到了局域在界面上的模和与界面隔离的模。这些特征，只出现在界面周围大约一纳米的范围内。据研究者预测，这里观察到的局域模在很大程度上影响着界面热导和电子迁移率。

该发现为异质界面点阵动力学提供了见解，所演示的实验技术应该在热管理、电子工程和拓扑声子学中有所应用。

图1. 实验装置和界面结构

图2. 原子尺度上的界面声子测量

图3. 界面声子色散测量

作者简介

高鹏，北京大学量子材料科学中心研究员，助理教授。2010年获得中国科学院物理研究所凝聚态物理学博士。2010年开始在美国密歇根大学、美国布鲁克海文国家实验室、日本东京大学从事博士后研究，并于2015年加入北京大学。曾入选2014“日本振兴学会外国人特别研究员”（JSPS fellowship），并获得2017年中国电子科技十大进展，2018年中国新锐科技人物，2019年中国硅酸盐学会青年科技奖等。

现主要从事原子尺寸界面物理和电子显微学研究。作为项目负责人承担国家重点研发计划，国家自然基金项目等。共发表论文200余篇，其中Science/Nature及子刊、PNAS、PRL、Adv. Mater.、JACS、Nano Lett. 70多篇，论文被引用8000余次。多个工作被NSF News、 IEEE Spectrum、 BBC News、 ScienceDaily、Yahoo News、Phys.org、R&D Magazine、Physics News、NSC Science 360、Nanotechweb、Labspaces.net、Compound Semiconductor、Semiconductor Today和AIP Scilight等国内外媒体作为研究亮点进行报道。

2. 生物医药

在从硬骨鱼进化而来的动物分支中，一组质量相关的G-蛋白-偶联受体(MRGPRs)进化而来，在瘙痒和过敏信号中发挥积极作用。MRGPRX2作为一种MRGPR，已知能感知基本分泌因子(促进分泌的制剂)，并参与瘙痒信号和引起假过敏反应。MRGPRX2已成为药物开发的目标，用于预防某些药物引起的副作用或治疗过敏性疾病。

在此，来自北京大学的高宁&山东大学和北京大学的孙金鹏等研究者，报道了一组MRGPRX2-G_i1三聚体与多聚化合物48/80或与炎症肽复合物的低温电子显微镜结构。相关论文以题为“Structure, function and pharmacology of human itch receptor complexes”于2021年11月17日发表在Nature上。

在此，研究者利用低温电子显微镜(Cryo-EM)结构，对一组MRGPRX2-G_i1三聚体与多聚化合物48/80或与炎症肽复合物结构的解析。MRGPRX2-G_i1复合物的结构显示出浅的、溶剂暴露的配体结合口袋。与此同时，研究者确定了MRGPRX2的主要共同结构特征，并描述了肽性过敏原的共识基序。在配体结合口袋下面，跨膜结构域6 (TM6)上不寻常的扭结形成和一般的拨动开关从Trp^6.48替换到Gly^6.48，表明了一个不同的激活过程。研究者对MRGPRX2和G_i三聚体的界面进行了表征，并在MRGPRX2的配体和G蛋白界面上绘制了与关键单核苷酸多态性相关的残基。

总体来说，研究者的结果为MRGPRX2感知阳离子过敏原提供了结构基础，可能有助于合理设计治疗方案，以防止不必要的假过敏反应。

北京大学，一天两篇Nature！

图1. MRGPRX2-G_i复合物和C48/80结合袋的Cryo-EM结构

北京大学，一天两篇Nature！

图2. 被MRGPRX2识别的共识肽基序

图3. MRGPRX2的激活机制

图4. MRGPRX2与G_i的耦合

作者简介

高宁，2001-2006，博士，生物医学系，纽约州立大学奥尔巴尼分校 1996-2000，学士，生命科学学院，北京大学工作经历: 2017/4-至今，教授，北京大学生命科学学院 2017/4-至今，研究员，北京大学-清华大学联合生命中心 2008/11-2017/3，特别副研究员、助理教授、副教授（with tenure），教授，清华大学生命科学学院 2006-2008，博士后，纽约州Wadsworth Center，霍华德休斯医学研究所，哥伦比亚大学生化和分子生物物理系。

高宁实验室主要致力于阐明细胞内大型蛋白-核酸复合物形成的分子机器的精细结构及工作分子机制，近年来的科研工作着重于核糖体的生物生成（ribosome biogenesis）、蛋白质生物合成的调控、DNA复制起始调控等重要基础生物学过程。实验室主要采用冷冻电镜三维重构的方法分析大型复合物的高分辨结构，辅助遗传学、细胞生物学、生化分子生物学手段回答大分子机器在功能执行过程中的机制性问题。同时，针对结构课题中的技术难点，实验室还致力于冷冻电镜方法学的研究，包括样品制备技术和算法的改进等。

孙金鹏，研究员，国家杰出青年基金获得者（药理学）。

曾跟随G蛋白偶联受体领域奠基人Robert J Lefkowitz (2012年诺贝尔化学奖)从事信号转导和药物发现的研究。在Nature Medicine, Nature Chemical Biology, Nature Communications，PNAS，Biol Psychiatry，Cell Research等国际权威杂志发表70余篇文章，总影响因子527，文章总引用次数2000余次；近五年多次主持和参加国家杰出青年基金、科技部重点基础研发及国家“973”计划等项目课题十余项，获得2015年山东省高等学校优秀科研成果奖一等奖。目前担任中国脂与脂蛋白委员会委员；中国病理生理学会受体专业委员会委员；中国药理学会肾脏专业委员会常务委员；中国干细胞生理专业委员会委员，中国生化与分子药理学会专业委员会委员，中国听觉与听觉障碍专业委员会委员等。担任教育部科技奖励评委；博士后基金评委；国家自然科学基金一审评委，国家自然基金委二审评委。

主要研究方向：靶向GPCR偏向性信号途径的药理学研究

领域：发展了Arrestin所介导的GPCR偏向性信号转导的药理学理论，并开发了系列偏向性干预策略。（1）创新性地提出了GPCR磷酸化编码的“笛子模型”，和多聚脯氨酸码头分选及别构建调控理论,并可应用新模式发展磷酸酶抑制剂，从而有效地操控受体的磷酸化编码的新理念，为GPCR的偏向性药物开发奠定了理论基础；（2）揭示了GPCR在顶膜区域信号转导对重吸收的调控作用；（3）阐明了GPCR下游G蛋白或Arrestin偏向性信号途径对胰岛功能及糖代谢的调控作用，为进一步靶向GPCR偏向性信号途径的药物设计提供了指导；（4）建立了靶向GPCR偏向性信号途径的Aptamer和小分子抑制剂的开发方法，获得了一系列GPCR的偏向性配体以及GPCR下游磷酸酶的特异性抑制剂。

文献信息

Qi, R., Shi, R., Li, Y. et al. Measuring phonon dispersion at an interface. Nature (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03971-9

Yang, F., Guo, L., Li, Y. et al. Structure, function and pharmacology of human itch receptor complexes. Nature (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-04077-y

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03971-9

https://www.nature.com/articles/s41586-021-04077-y

https://faculty.pku.edu.cn/gaopeng/zh_CN/yjfx/13535/content/1811.htm#yjfx

http://www.bio.pku.edu.cn/homes/Index/news_cont_jl/16/596.html

http://shengli.bjmu.edu.cn/test1/210718.htm

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